CN209032314U - 一种眼睛调节力检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种眼睛调节力检测装置，包括本体以及智能终端，智能终端通过无线方式与本体进行数据通信；所述本体包括方便被测者头戴的壳体，壳体的内腔中自远及近依次装设有改变光学路径的透镜组、具有通光孔洞用于测试眼睛屈光度的裂隙片，壳体上设置有调节用于处理并显示眼睛调节力检测结果的控制器；所述透镜组包括至少一块共轴设置的凸透镜和凹透镜，所述凸透镜靠近裂隙片设置，凹透镜通过设置在壳体上的调节机构改变在壳体内的位置；所述人眼位于本体的光路前端，智能终端嵌装在本体的终端。本实用新型在测量眼睛的调节力时，需要单眼进行测试，可以客观地测量出眼睛的调节力，具有调节力测量精度高、调节范围测量宽的优点。

Description

一种眼睛调节力检测装置

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，特别是一种用于检测眼睛调节力的装置。

背景技术

人的眼睛是人体上最为精密的器官，其工作环境差异巨大（例如距离远近不同、光照条件不同等），所以需要眼睛能够根据不同的工作环境进行调节，以看清楚外界物体。

对于一个正常的眼睛，外界的平行光线经过完全处于放松状态的眼睛的屈光系统以后，在视网膜上形成焦点，该眼睛称为正视眼，该状态下眼睛的屈光能力叫做眼睛的静态屈光力。但在日常生活中，比如精细工作和学习中，物体处于距离眼睛较近的位置，物体发出的发散光会聚焦到视网膜的后面，需要眼睛改变其屈光状态将物体的像呈现在视网膜上，这种人眼通过改变眼睛的屈光能力以看清近处物体的现象，叫做眼睛的调节，该状态下眼睛的屈光能力叫做眼睛的动态屈光力。

眼睛的屈光能力改变主要为晶状体屈光度的改变，有两个因素：晶状体的可塑性和睫状肌的伸缩。睫状肌的收缩引起晶状体的形变，增加其屈光力，两者协调搭配，实现眼睛的调节。如果由于生理性肌力衰弱使调节力量减弱或者完全丧失，睫状肌需要持续紧张以克服调节不足，常引起眼肌力紧张和视疲劳；另一方面，由于年龄的增长，晶状体的可塑性逐渐丧失，眼睛的调节能力会减退，即所谓的老视眼，也称为老花眼。

眼睛在放松状态时，依靠其静态屈光能力，将远处的光线聚焦在视网膜上，该远处物体距眼睛的物侧主点间的距离称为眼睛的远点距离，该点称为眼睛的调节远点，远点距离的倒数为静态屈光度。当眼睛需要分辨近处物体的细节时，会动用调节功能，当眼睛动用其最大调节力量，能够看清楚的眼前最近点为眼睛的调节近点，其到眼睛的物侧主点间的距离为眼睛的近点距离，眼睛动用调节时，近点距离的倒数为动态屈光度，调节近点与远点之间的距离称为调节范围，静态屈光与最大的动态屈光之间的范围称为调节幅度，也就是通常意义上的调节力。

正视眼从看无穷远到5m远，其调节力的变化为0~0.2D，仅动用了0.2D的调节，实现了无限大的调节范围改变。近视眼的远点在一定距离内，其调节范围相对很小，需要凹透镜弥补其屈光缺陷；而远视眼的远点位于眼球后，无论其看任何距离的物体，都要动用调节，由此引起的视觉疲劳的几率较大，需要凸透镜矫正屈光缺陷。

眼睛的调节、集合和瞳孔缩小在看近物时，联系在一起同时发生，称为近反射的三联运动。由眼睛集合引起的集合性调节会使双眼测量调节幅度的结果比单眼测量约多0.5D。因此，单眼测量会获得更为准确的眼睛调节幅度数据。

调节幅度是反应调节功能的重要指标，常用推近法、移远法和负镜片法来测量眼睛的调节幅度。推近法是通过视标的逐渐推进使光线的发散度逐渐增加以刺激人的眼睛产生调节，具体方法是把视标板放置到眼前，由远及近缓慢移动，直至视标出现模糊，再稍微向后移动至能看清的位置，测定视标距角膜顶端的距离，此位置即为眼睛的调节近点，结合待测者的屈光不正度，便可得到眼睛的调节幅度。移远法是将视标置于眼前5cm处，逐渐远离眼睛以找到待测眼睛的近点。负镜片法则是通过在眼睛前增加负镜片来刺激调节，以获得调节幅度的数值。以上的几种方法皆为主观测量法，需要待测者自己判断近处视标清楚与模糊的界限，需要拥有丰富经验的技术人员指导并与之交流，检测结果的准确度起伏较大，也不适用于言语交流障碍的成人或者语言功能未发育完全的幼儿。测定调节的方法还有动态检影法，即使受检者的两只眼睛注视近处目标，两眼的调节和集合均处于活动状态，因此能测定两眼的调节程度，并客观测定眼睛的调节近点，但胜任该方法需要非常熟练的检影技术和经验。此外还有利用计算机实现的自动客观验光仪，其优点是快速，精准，但一般价格比较昂贵。

眼睛的调节作用使得人类能够看清从眼前到很远处的物体，对于人类的日常生活意义重大。随着工业的发展和科技的进步，现代生活中，人眼近距离工作的需求越来越多，一方面，人眼视近时调节的丧失（老视眼）和生理性变化（眼睛调节痉挛、麻痹、疲劳、功能不全等）会导致眼睛视近困难，影响工作学习；另一方面，繁重的近距离工作任务使得眼睛的负担过重，眼睛的近反射的协调和平衡难以维持，导致眼睛的调节能力降低或异常，影响日常生活。尤其是学校里的青少年，由于繁重的学习任务迫使其眼睛调节长期处于紧张状态，肌肉进而成为痉挛状态，引起假性近视，表现为正视和轻度远视的远视力下降，近视力仍正常。由调节痉挛引起的假性近视为在校学生视力降低的多发情况。

眼睛调节能力的测量对于预防学生视力下降和及早发现眼睛调节能力生理性异常以及老视眼作用巨大。传统的眼睛调节能力检测到眼科医院或门诊进行诊断，使用大型昂贵的仪器和复杂的手段进行屈光评估，检测过程中需要技术人员与被检测者进行语言交互，人力成本很高，且很难适用于年龄较低或者具有听力障碍的人员，同时，该检测手段不利于调节能力的高频度监测评估。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种便携式眼睛调节力检测装置及方法，能够准确测量眼睛的调节能力，为眼睛的视觉质量评估提供参考。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种眼睛调节力检测装置，包括本体以及用于图形显示、人机交互、数据处理的智能终端，智能终端通过无线或有线方式与本体进行数据通信；所述本体包括方便被测者头戴的壳体，壳体的内腔中并列设置有两组用于分别测试两只眼睛的测试组件，所述壳体上设置有用于改变测试组件在壳体内的状态以改变光线光程并能够与智能终端实现相互通信的的控制机构；所述人眼位于本体的光路末端，智能终端嵌装在本体的光路始端。

上述一种眼睛调节力检测装置，所述测试组件包括位于壳体内自远及近依次设置的改变光学路径的透镜组以及具有通光孔洞用于实现测量的裂隙片；所述裂隙片靠近被测者一端的壳体设置，透镜组设置于裂隙片与智能终端之间的壳体内。

上述一种眼睛调节力检测装置，所述透镜组包括至少一对共轴设置的凸透镜和凹透镜，其中凸透镜靠近裂隙片设置，凹透镜位于凸透镜与智能终端之间的壳体内。

上述一种眼睛调节力检测装置，所述测试组件通过设置在壳体上的线性传动组件改变在壳体内的位置；所述线性传动组件包括调节整体测试组件在壳体内实现左右移动的横向移动机构以及调节测试组件中凹透镜在壳体内前后移动的纵向调节机构，所述横向移动机构和纵向移动机构的受控端分别连接控制机构的输出端。

上述一种眼睛调节力检测装置，所述裂隙片包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的部位竖向开设有两条平行的裂隙缝或者两个相对的小孔，两裂隙缝或小孔之间的间距为2.5±2mm。

上述一种眼睛调节力检测装置，所述控制机构包括操作旋钮、电子传感器、信号处理单元以及通信单元，所述信号处理单元分别与操作旋钮和电子传感器连接，信号处理单元经通信单元与智能终端相互通信。

上述一种眼睛调节力检测装置，所述智能终端在测量状态下分别针对被测试眼睛和放松眼睛同时在屏幕上显示测试图案和遮挡图案，其中测试图案为背景单一的两条颜色不同的平行竖条，遮挡图案为黑色背景。

一种眼睛调节力检测方法，具体包括以下步骤：

1）将智能终端放置在本体的光路始端；

2）将眼睛贴紧本体的光路末端；

3）实现双眼合像；

4）测量眼睛的调节远点值，并计算静态屈光力；

5）测量眼睛的调节近点值，并计算出动态屈光力；

6）根据步骤4）和5）计算眼睛的调节范围和调节幅度。

上述一种眼睛调节力检测方法，步骤3）实现双眼合像的具体方法为：被测者戴好本体后，通过调节眼睛的位置以及测试组件在壳体中左右方向上的位置来实现双眼合像，双眼合像时，智能终端屏幕上的放松图案和测量图案合二为一。

上述一种眼睛调节力检测方法，步骤4）调节远点值测量的具体方法为：在眼睛放松状态下，通过控制机构改变智能终端上显示的图案，使一只眼睛所对应的智能终端一侧显示放松图案，被测量的眼睛所对应的智能终端另一侧显示测量图案；首先调节控制机构，实现双眼合像，调节控制机构使测量图案中红绿色条之间的间距逐渐缩小，当被测试眼睛观看到智能终端上测量图案中的红绿色条重合变为黄色条时，停止调节，并触发控制机构，控制机构将信号发送给智能终端，智能终端根据红绿色条的间距来计算被测量眼睛的调节远点值d_远，再根据d_远计算调节远点的屈光力P_远。

上述一种眼睛调节力检测方法，步骤5）调节近点值的具体测量方法为：通过操作控制机构调节测试组件中凹透镜在壳体内的前后位置，改变模拟眼睛至智能终端显示图像的视距；测试者眼睛看到的图案会由模糊变清楚，一直移动到测试者眼睛看到的视标再次变模糊为止；此时，改变红绿色条之间的间距，直到被测者眼睛观看测量图案中红绿色条重合为黄色条时，停止操作并确认，并触发控制机构，控制机构将信号发送给智能终端，智能终端根据凹透镜移动的距离和该距离下红绿视标的间距来计算被测量眼睛的调节近点值d_近，根据d_近计算调节近点的屈光力P_近。

上述一种眼睛调节力检测方法，步骤6）中所述调节力包括调节范围和调节幅度，调节范围通过计算调节远点值d_远和调节近点值d_近的差值获得，调节幅度通过计算调节近点屈光力P_近和调节远点屈光力P_远的差值获得。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型利用智能终端（例如手机等）作为用于显示的设备，并借助调节力检测装置本体来实现眼睛调节能力的检测，其成本较为低廉，交互形式简单，操作非常方便，且检测的判断采用有明显界限的主观方式实现，准确度高。

本实用新型使用时无需第三人、甚至经验丰富的第三人协助，即可方便地、客观地对自身的调节力进行检测，为实现视觉质量的评估和预测提供基础，能够及时发现由假性近视到真性近视转变的过程，从而对处于假性近视阶段的视觉功能及时进行训练与干预达到恢复正视眼的目的，避免真性近视的发生，对青少年近视眼的预防起到良好效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的另一种结构示意图；

图3为本实用新型在进行调节近点值测试的光学原理图。

其中：1.壳体，2.透镜组，3.裂隙片，4.眼睛，5.智能终端。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种眼睛调节力检测装置，包括本体以及智能终端，本体用于改变光线光程，智能终端5用于图形显示、人机交互和数据处理，智能终端通过无线或有线方式与本体进行数据通信。

由于眼睛完全放松的静态屈光力和具有调节时的动态屈光力不同，静态屈光力的测量需要眼睛完全放松，而动态屈光力的检测需要眼睛动用调节，眼睛在注视近处精细视标时会动用很大的调节，此时，若利用凹透镜将固定位置处屏幕的视标的目视距离拉近，使人眼动用调节看清视标，可以测量眼睛在动用调节能力情况下的屈光力，即近点动态屈光力，凹透镜远离屏幕，即靠近眼睛，红绿视标的像距离眼睛的距离会拉近，在该状态下，眼睛会动用调节以能够看清视标，距离继续拉近，眼睛的调节能力会达到极限，视标变模糊，此时改变红绿视标的间距，使眼睛通过裂隙缝看到的红绿视标重叠变黄，通过凹透镜移动的距离和视标间的间距，测量出眼睛的动态屈光力。基于上述原理，本实用新型采用双筒结构对被测者双眼进行分别测试。

具体地，本实用新型的本体包括方便被测者头戴的壳体1，壳体1的内腔中并列设置有两组用于分别测试两只眼睛的测试组件，壳体上设置有控制机构，用于改变测试组件在壳体内的状态以改变光线光程，并能够与智能终端实现相互通信；所述人眼位于本体的光路末端，智能终端嵌装在本体的光路始端。

测试组件包括位于壳体内自远及近依次设置的改变光学路径的透镜组2以及具有通光孔洞用于实现测量的裂隙片3；裂隙片靠近被测者一端的壳体设置，透镜组设置在裂隙片与智能终端之间的壳体内。

透镜组用于放大或缩小智能终端展示的测量图案，并改变所述测量图案的光线光程。本实用新型中包括至少一对共轴设置的凸透镜和凹透镜，其中凸透镜靠近裂隙片设置，凹透镜位于凸透镜与智能终端之间的壳体内。上述透镜可以为球面镜、柱面镜、非球面镜、菲涅尔透镜；当然，由凹透镜和凸透镜构成的透镜组可以为单透镜或者双胶合透镜。用于对被测者眼睛进行测试时，保持被测眼睛、裂隙片、凸透镜、凹透镜以及智能终端测试图案的中心处于同一光轴上；另一只眼睛与智能终端遮挡图案之间光线光程上的裂隙片从壳体中旋出，或者采用挡片将裂隙片遮挡住。

当然，为操作方便，透镜组还可设置为三块透镜，一块凹透镜和两块左右并列设置的凸透镜，裂隙片、外侧凸透镜与凹透镜前后对应设置在一柱形光筒内，如图2所示；操作时，只需整体左右移动调节组件一个透镜的外径距离即可改变两只眼睛是否处于被测状态。用于对被测者眼睛进行测试时，保持被测眼睛、柱形光筒内器件以及智能终端测试图案的中心处于同一光轴上；另一只眼睛与智能终端遮挡图案之间光线光程上的仅保留内侧凸透镜。

裂隙片用于实现眼睛屈光能力的测量，包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的部位开设有通光孔洞。基板可以采用不透光材料制作，也可以采用半透光材料制作；基板上设置有入射光选择器件，入射光选择器件为滤光片或者是偏振光选择片；上述通光孔洞可以为直线裂隙缝、小孔或者是小孔阵列。本实施例中，裂隙片选择在不透光材料制作的基板上安装对光波长具有选择性的滤光片，以消除之间的相互串扰；并在滤光片上开设两条平行的裂隙缝结构，两条平行的裂隙缝之间的间距与眼睛的瞳孔直径相应，为2.5±2mm。

本实用新型的壳体上设置有线性传动组件，测试组件通过线性传动组件改变在壳体内的位置，从而实现光线光程的改变。线性传动组件包括调节整体测试组件在壳体内实现左右移动的横向移动机构以及调节测试组件中凹透镜在壳体内前后移动的纵向调节机构。线性传动组件的结构优选按钮、旋钮与齿轮传动的机械结构。

上述横向移动机构和纵向移动机构优选自动控制方式，当然，还可以为手动操作方式。自动控制方式下，横向移动机构和纵向移动机构的受控端分别连接控制机构的输出端。但无论是自动控制方式还是手动控制方式，都可采用光感传导、电子传导或者信息传导等方式来实现壳体中透镜、裂隙片中孔洞与智能终端的测量图案中图标的同步变化。

在本实用新型的另一实施例中，裂隙片采用液晶光相位调制器件，即在不透光的玻璃基板上，有规则排列的小孔阵列，小孔阵列中填充有液晶材料，液晶材料在外加电场的控制下，对通过其的光线产生相位调制，以控制光线能否够通过该小孔区域。

控制机构包括操作旋钮、电子传感器、信号处理单元以及通信单元，所述信号处理单元分别与操作旋钮和电子传感器连接，信号处理单元经通信单元与智能终端相互通信。被测者通过操作操作按钮通过线性传动组件改变测试组件在壳体内的位置状态，当测试组件中的器件移动过程中，被测者眼睛能够满足设定的要求时，被测者触发控制机构的信号处理单元，此时电子传感器将测量的当前测试组件中相关器件的位移距离传输给信号处理单元进行处理，信号处理单元处理后通过通信单元传输给智能终端，智能终端计算相应的性能参数；被测者眼睛测试完成后，智能终端进行测量值的直观显示。

本实用新型中的智能终端必须具有显示屏幕，用于测量图案、遮挡图案、放松图案以及测量结果和干预信息的显示。屏幕可以采用黑白色或者彩色，本实用新型中选择彩色屏幕；放松图案可以是几何图形也可以是自然风光，可以静态图像也可以是动态图像，本实用新型中放松图案优选彩色的、具有景深特征的静态自然风光；遮挡图案为纯黑色背景；测量图案为黑色背景中两条红绿色条图案。本实用新型所述的智能终端可以为智能手机、蜂窝电话、多媒体播放设备以及IPAD等设备。

智能终端还能够装载嵌入式软件，用于实现人机交互以及被测者信息的采集。实现人机交互的方式可以采用物理连接的机械结构、触摸屏、语音输入输出部件、蓝牙或者其他无线外设。被测者的信息包括自身生理数据、行为习惯数据以及外部影响因素；其中自身生理数据包括年龄、身高、体重、远近瞳距，以及眼位、调节远点、调节近点、调节力、色觉、立体视等双眼视功能；行为习惯数据包括读写习惯、运动习惯、饮食习惯、作息习惯和卫生习惯等；外部影响因素包括日常用眼环境状态、光照条件、各种学习生活周边状态和遗传因素等。

智能终端中还需要设置数据处理单元、存储单元以及数据收发单元，以实现数据的处理、存储以及收发。

一种采用上述眼睛调节力检测装置进行的眼睛调节力检测方法，所述调节力包括调节范围和调节幅度，调节力的检测即是通过测量被测者眼睛的调节近点和调节远点来计算眼睛的调节范围，调节范围为长度单位，单位为mm；同时也可以根据调节近点的屈光力和调节远点的屈光力计算眼睛的调节幅度，调节幅度为屈光力单位，单位为屈光度。具体包括以下步骤：

1）将智能终端放置在本体的光路始端。

2）将眼睛贴紧本体的光路末端。

3）实现双眼合像。

实现双眼合像的具体方法为：被测者戴好本体后，通过调节眼睛的位置以及测试组件在壳体中左右方向上的位置来实现双眼合像，双眼合像时，智能终端屏幕上的放松图案和测量图案合二为一。实现双眼合像后，被测者的眼睛便处于放松状态，即目视无限远处，方便进行调节远点的测量。

4）测量眼睛的调节远点值，并计算静态屈光力。

调节远点值测量的具体方法为：在眼睛放松状态下，通过控制机构改变智能终端上显示的图案，使一只眼睛所对应的智能终端一侧显示放松图案，被测量的眼睛所对应的智能终端另一侧显示测量图案；在实现双眼合像的情况下，调节控制机构使测量图案中红绿色条之间的间距逐渐缩小，当被测试眼睛观看到智能终端上测量图案中的红绿色条重合变为黄色条时，停止调节，并触发控制机构，控制机构将信号发送给智能终端，智能终端根据红色条和绿色条中心间的距离来计算被测量眼睛的调节远点值d_远，再根据d_远计算调节远点的屈光力P_远。

5）测量眼睛的调节近点值，并计算出动态屈光力。

调节近点值的具体测量方法为：通过操作控制机构调节测试组件中凹透镜在壳体内的前后位置，模拟眼睛至智能终端显示图像的视距改变；测试者眼睛看到的图案会由模糊变清楚，一直移动到测试者眼睛看到的视标再次变模糊为止，此时，改变红绿色条之间的间距，直到被测者眼睛观看测量图案中红绿色条重合为黄色条时，停止操作并确认，并触发控制机构，控制机构将信号发送给智能终端，智能终端根据凹透镜移动的距离和该距离下红绿视标的间距来计算被测量眼睛的调节近点值d_近，根据d_近计算调节近点的屈光力P_近。

在本实用新型的可行实施例中，采用凹透镜的焦距为f1，凸透镜的焦距为f2，裂隙缝间距为a，在初始状态下（也即测量调节远点时），凹透镜与凸透镜的距离为m，当凹透镜向凸透镜移近的距离为x，红绿视标的间距为c时，调节近点为：

调节近点测试的光学原理如图3所示。

6）根据步骤4）和5）计算眼睛的调节范围和调节幅度。

调节范围通过计算调节远点值d_远和调节近点值d_近的差值获得，调节幅度通过计算调节近点屈光力P_近和调节远点屈光力P_远的差值获得。

本实用新型在测量眼睛的调节力时，调节远点的测量需要双眼测量，一只眼睛前观看放松图案，另外一只眼睛观看测试图案，测量在实现双眼合像的情况下进行；调节近点的测量需要单眼进行测试，一只眼睛观看测量图案，另一只眼睛可在遮挡图案下进行，从而客观地测量出眼睛的调节力，具有调节力测量精度高、调节范围测量宽的优点。

Claims (5)

1.一种眼睛调节力检测装置，其特征在于，包括本体以及用于图形显示、人机交互、数据处理的智能终端(5)，智能终端通过无线或有线方式与本体进行数据通信；所述本体包括方便被测者头戴的壳体(1)，壳体(1)的内腔中并列设置有两组用于分别测试两只眼睛的测试组件，所述壳体上设置有用于改变测试组件在壳体内的状态以改变光线光程并能够与智能终端实现相互通信的控制机构；所述眼睛位于本体的光路末端，智能终端嵌装在本体的光路始端；所述测试组件包括位于壳体内自远及近依次设置的改变光学路径的透镜组(2)以及具有通光孔洞用于实现测量的裂隙片(3)；所述裂隙片靠近被测者一端的壳体设置，透镜组设置于裂隙片与智能终端之间的壳体内；所述透镜组(2)包括至少一对共轴设置的凸透镜和凹透镜，其中凸透镜靠近裂隙片设置，凹透镜位于凸透镜与智能终端之间的壳体内。

2.根据权利要求1所述的一种眼睛调节力检测装置，其特征在于：所述测试组件通过设置在壳体上的线性传动组件改变在壳体内的位置；所述线性传动组件包括调节整体测试组件在壳体内实现左右移动的横向移动机构以及调节测试组件中凹透镜在壳体内前后移动的纵向调节机构，所述横向移动机构和纵向移动机构的受控端分别连接控制机构的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种眼睛调节力检测装置，其特征在于：所述裂隙片包括设置在壳体内具有入射光选择功能的基板，基板上对应被测者眼睛的部位竖向开设有两条平行的裂隙缝或者两个相对的小孔，两裂隙缝或小孔之间的间距为2.5±2mm。

4.根据权利要求1所述的一种眼睛调节力检测装置，其特征在于：所述控制机构包括操作旋钮、电子传感器、信号处理单元以及通信单元，所述信号处理单元分别与操作旋钮和电子传感器连接，信号处理单元经通信单元与智能终端相互通信。

5.根据权利要求1所述的一种眼睛调节力检测装置，其特征在于：所述智能终端在测量状态下分别针对被测试眼睛和放松眼睛同时在屏幕上显示测试图案和遮挡图案，其中测试图案为背景单一的两条颜色不同的平行竖条，遮挡图案为黑色背景。